燃料電池用鋁基雙極板表面改性研究.pdf

1、雙極板是質子交換膜燃料電池(PEMFC)的重要組件之一，它占電池組總重量的80﹪和成本的45﹪。減輕重量、大幅度降低成本是目前PEMFC實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展的有效途徑。 做為一種傳統(tǒng)的結構材料，鋁比重小、價格低廉、易加工，但耐蝕性能較差，特別是在酸性介質中。因此，本文從材料表面改性入手，通過鋁板表面鍍鉻、離子氮化等工藝手段，并結合相應的電化學性能測試，以研究、探索適用的表面處理技術，為鋁或鋁合金在PEMFC領域中的應用尋找可能的途

2、徑。 本文首先對鍍鉻、稀土添加鍍鉻，以及前期預處理工藝等進行了深入細致的研究。通過工藝參數(shù)的優(yōu)化，最終在純鋁表面獲得了結合良好、組織致密的鍍鉻層。在前述工作基礎上，對鍍鉻層進行了離子氮化處理。經過反復試驗，確定了合適的工藝參數(shù)，首次實現(xiàn)了鋁基體上鍍鉻層的氮化處理，并對氮化層的結構和形貌進行了初步的分析。對獲得的不同鍍(滲)層進行了表面電阻和極化曲線等電化學測量，研究比較了不同工藝下鍍(滲)層的接觸電阻和耐蝕性能的變化。

3、 通過上述試驗工作，本文得出如下結論： 1．稀土添加可有效地降低鍍鉻層中微裂紋的寬度，使鍍層組織更致密、晶粒更細小，改善鍍層質量； 2．鋁基體上的鍍鉻層可在520℃～560℃溫度范圍內形成氮化物，為CrN和Cr<,2>N。氮化溫度過高或氮化時間過長，將導致鍍鉻層開裂、甚至剝落，這與鋁基體和鍍層之間熱膨脹系數(shù)相差較大有關； 3．經過氮化處理后的試樣，接觸電阻Rc/ss低于未處理的鍍鉻試樣。當壓力為